大循環(huán)智能壓漿工藝在后張預制梁孔道壓漿施工中運用技術報告.doc

大循環(huán)智能壓漿工藝在后張預制梁施工中的運用技術報告天津路橋建設工程有限公司第一分公司2013年12月28日目 錄一、項目的來源.3二、項目的介紹.3三、項目研究的目的及意義 .3四、項目研究的主要內容.4五、項目研究方法和技術路線.5六、項目研究過程.6（一）大循環(huán)智能壓漿工藝的了解與熟悉.6（二）大循環(huán)智能壓漿設備的選取與操作培訓.8（三）大循環(huán)智能壓漿的首件驗收.10（四）總結大循環(huán)智能壓漿工藝并將其投入生產使 .14七、社會效益和實際應用分析 .16八、大循環(huán)智能壓漿工藝的發(fā)展前景 .17一、 項目來源天津路橋建設工程有限公司第一分公司2013年自選科研課題。二、 項目介紹唐廊高速公路天津段一期工程第三標段工程位于天津市寧河縣境內，西起東棘坨鎮(zhèn)楊富莊村，向東斜跨西關引河進入寧河鎮(zhèn)界內，在?？谇f東南、張辛莊西側接薊運河大橋，全長4.786千米，本標段共計橋梁結構物9個，分別為西關引河大橋、K11+444.5中橋、K12+047中橋、K12+520中橋、寶蘆互通A1匝道橋、寶蘆互通A2匝道橋、K13+550箱型通道、K13+617箱型通道、K14+281.5中橋，橋梁全長1336.35米。其中西關引河大橋上部結構主要為后張預應力空心板梁（0-20跨），跨徑為20米、19.8米，后張簡支小箱梁（20-26跨），跨徑為35m、30m、24m。后張簡支變連續(xù)小箱梁（26-29、29-33跨），跨徑為30m。后張預制板梁共計490片，后張預制小箱梁共計130片，需要620次預制梁后張預應力孔道壓漿施工。三、項目研究的目的及意義傳統(tǒng)壓漿工藝中，一是對壓漿材料和水用量控制不嚴，水膠比過大，導致泌水率大，在孔道內容易形成鋼絞線銹蝕的環(huán)境；二是壓漿設備落后，壓漿泵的壓力不穩(wěn)定，漿液在孔道內易產生氣塞，造成壓漿不密實；三是真空輔助壓漿過程中，不能形成完全的密閉空間，影響壓漿效果；四是人為影響因素過大，壓漿記錄數據缺乏真實性。采用大循環(huán)智能壓漿技術后，漿液滿管路持續(xù)循環(huán)能排盡管道內空氣，并通過計算機智能控制壓漿時的水膠比、壓力和流量，并自動生成記錄報告，減少人為因素，提高了壓漿質量，確保了預應力橋梁施工質量安全。通過對唐廊高速公路天津段一期工程第三合同620片預制梁后張預應力孔道壓漿施工，達到預提高壓漿質量的目標，并歸納總結大循環(huán)智能壓漿工藝的技術特點，把大循環(huán)智能壓漿的控制系統(tǒng)、操作流程和施工工藝、重難點、存在的問題及解決辦法等按照作業(yè)指導書的形式進行發(fā)表，編制出企業(yè)作業(yè)指導書，推進企業(yè)施工標準化作業(yè)和管理水平。四、項目研究的主要內容1、全面了解大循環(huán)智能壓漿的工藝流程及工作原理，掌握智能壓漿系統(tǒng)主要功能與特點，熟練操作大循環(huán)智能壓漿設備。2、制定培訓學習措施，確保大循環(huán)智能壓漿新工藝在現場的實施和推廣，組織專業(yè)技術人員到現場指導及講解，培訓一批能操作設備的新職工。3、進行首件驗收，通過首件施工掌握大循環(huán)智能壓漿施工工藝流程，了解施工重難點，并形成首件驗收報告，指導后續(xù)施工。記錄壓漿施工過程中各項數據，掌握漿液的水膠比、灌漿壓力和漿液流量的控制數據，對漿道內的漿液飽滿度、密實性進行對比，并做好壓漿質量的試驗檢測，得出檢測報告，定期召開小組會議，分析收集的數據和檢測結果。4、關注設備的故障率和穩(wěn)定性，以及使用過程中出現的問題和解決辦法，形成文字記錄。5、定期通過各種渠道了解循環(huán) 智能壓漿設備技術革新情況持續(xù)改進。五、 項目研究方法與技術路線根據唐廊高速天津段一期工程地三合同預制梁的施工特點，以工程為載體，隨工程的進展情況，分步驟進行科研方案的編寫、實施、調整改善、成果總結；堅持理論聯系實際的科學方法，使用對比壓漿效果、壓漿材料損耗的手段，驗證科研效果，最終實現本次科研課題的目的。首先成立科研課題小組，確立項目負責人和各小組成員名單及職責分工，然后選定設備生產廠家，采購設備，進行現場操作培訓，完成首件驗收，逐步掌握大循環(huán)智能壓漿施工工藝，通過數據收集和現場試驗，分析總結該工藝的功能特點和優(yōu)點，并驗證其在施工過程的實用性，穩(wěn)定性，最終形成作業(yè)指導書和科研課題報告，并在公司進行標準化施工推廣，具體技術路線如下：成立科研課題小組組織小組成員學習大循環(huán)智能壓漿工藝原理，討論科研難點。購買設備，聘請專門技術人員現場進行操作培訓。進行首件施工，對漿液質量進行現場試驗，熟悉了解設備各項使用功能。定期進行小組成果匯報，分析整理收集的各項數據、參數。首件驗收合格后，完成后續(xù)預制梁壓漿施工，實時記錄各項壓漿參數，及時收集試驗數據和設備運行情況。形成作業(yè)指導書總結大循環(huán)智能壓漿工藝的施工特點和優(yōu)點，分析施工成本情況和施工功效，驗證其實用性，提出施工控制難點和改進方向，并對存在的問題進行分析解決，形成結論和報告。六、項目研究過程（一）大循環(huán)智能壓漿原理的了解與熟悉1、 傳統(tǒng)壓漿與大循環(huán)智能壓漿工作原理對比傳統(tǒng)壓漿多指真空壓漿，真空壓漿的工作原理：以塑料波紋管代替金屬波紋管，在預應力張拉完成后采用專用密封罩將孔道系統(tǒng)密封，一端用真空泵抽吸預應力孔道中的空氣，使孔道內的真空度達到80%以上，然后再孔道孔道的另一端再用壓漿機以大于0.7MPa的正壓力將水泥漿壓入預應力孔道。而大循環(huán)智能壓漿工藝是指在真空壓漿工藝上，引入“循環(huán)”壓漿新概念，在壓漿過程中完全排除管道內空氣、精確控制漿液質量、即時調控灌漿壓力大小和穩(wěn)壓時間，從而確保預應力管道壓漿密實。大循環(huán)智能壓漿系統(tǒng)由制漿系統(tǒng)、壓漿系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、循環(huán)回路系統(tǒng)組成，漿液在由預應力管道、制漿機、壓漿泵組成的回路內持續(xù)循環(huán)以排凈管道內空氣，及時發(fā)現管道堵塞等情況，并通過加大壓力進行沖孔，排出雜質，消除致壓漿不密實的因素，在管道進、出漿口分別設置精密傳感器實時監(jiān)測壓力，并實時反饋給系統(tǒng)主機進行分析判斷，測控系統(tǒng)根據主機指令進行壓力的調整，保證預應力管道在施工技術規(guī)范要求的漿液質量、壓力大小、穩(wěn)壓時間等重要指標約束下完成壓漿過程，確保壓漿飽滿和密實，其工作原理圖如下：2、 熟悉了解大循環(huán)壓漿的優(yōu)越性在傳統(tǒng)壓漿方法中存在以下弊端：一是材料質量及用量控制不嚴，壓漿材料要求低水膠比、高流動度、零泌水率，壓漿過程中現場工人為增加漿液的流動性往往采取加水的方式，使得水膠比過大，導致泌水率過大，在孔道內形成鋼絞線銹蝕的環(huán)境；二是壓漿設備落后，原有制漿機的葉片線速度過小無法拌制出低水膠比、高流動度的漿體，同時灌漿泵的壓力不穩(wěn)定，漿液在孔道內易產生氣塞，最終形成氣室；三是封錨方法不合理，傳統(tǒng)的封錨技術采用水泥砂漿封錨，其不能保證孔道在壓漿時的密閉性，致使預應力管道在建立真空度和壓漿穩(wěn)壓階段不能承受一定的壓力，這是導致真空輔助壓漿方法難以達到其效果的原因之一；四是組織管理不嚴，對灌漿不密實的危害性認識不足，沒有對壓漿過程進行實時測控和遠程監(jiān)控，人為影響因素較大，數據缺乏真實性。而大循環(huán)智能壓漿的設計思路：循環(huán)壓漿，壓力控制，有效監(jiān)管，保證密實。循環(huán)壓漿：讓漿液在后張預應力管道中持續(xù)循環(huán)，借助“連通管”的作用將管道內的空氣完全排出，保證管道內所填充的漿液內沒有氣室或者空氣倉。壓力控制：采用新型專用封錨工具進行封錨，保證整個回路系統(tǒng)不漏氣，在進行持壓時不泄壓，只要持壓時間和壓力大小足夠，就能保證漿液充滿孔道且被壓密實。有效監(jiān)管：大循環(huán)智能壓漿系統(tǒng)對后張預應力管道壓漿過程中的漿液材料的水膠比、灌漿壓力和漿液流量進行實時測控以及遠程監(jiān)控，能夠保證漿液材料水膠比、灌漿壓力在合符規(guī)范的前提下進行壓漿，當這“三大指標”超出規(guī)范限值時則不能壓漿。保證密實：只要漿液性能達到規(guī)范要求，在合理的壓漿方式、適宜的灌漿壓力下，并通過流量來計算梁體內的漿液體積，便能保證管道壓漿密實。（二） 大循環(huán)智能壓漿設備的選取與操作培訓1、 設備的選取科研小組通過網上平臺收集了大循環(huán)智能壓漿施工工藝原理及應用狀況，并對目前市場上生產大循環(huán)智能壓漿設備的主流廠家，進行電話調查，通過電子郵件資料進一步了解了該工藝的施工功能和特點，另外對傲華測控技術（上海）有限公司生產的循環(huán)智能壓漿設備，走訪了京臺高速廊坊段九標預制梁廠施工現場，詳細的了解了該設備的功能特點和現場使用情況，并采集影像資料。最終我科研小組決定選取有傲華測控（上海）技術有限公司生產的型號為AHCK-II的大循環(huán)智能壓漿車。該套設備主要由智能壓漿設備自動配料攪拌部分、智能壓漿設備真空泵部分、智能壓漿設備壓漿機部分等三部分組成，其主要技術參數如下：（1）、智能壓漿設備自動配料攪拌部分：自動上料、自動計量、自動保壓、液晶屏顯示，攪拌轉速為1200轉/分鐘，漿葉線速度15米/秒，稱量準確度達到0.4%以內，大大優(yōu)于要求的1%?？捎涗浢看蔚臄嚢钄祿?，并可隨時調取歷史攪拌數據。計數單位可精確到小數點后2位。其工作程序可由用戶預定，出廠裝機工作程序默認為：先自動上水90%（或80%），然后高速攪拌桶自動運行并自動依次添加壓漿劑、水泥，之后繼續(xù)攪拌2分鐘，再補加剩余的10%（或20%）水，再攪拌2分鐘即可排入含攪拌功能的儲漿桶備用。 該設備除上述自動功能外，另設有手動功能，可手動完成上述全部工作程序或單項工作程序。最大攪拌量為700kg，足以供給各型壓漿機使用。 （2）、智能壓漿設備真空泵部分：最大真空度可達-0.097至-0.1，優(yōu)于所規(guī)定的-0.092；（3）、智能壓漿設備壓漿機部分：為連續(xù)式工作方式，壓力無波動，泵送漿體無氣泡，理論工作量4.5立方米/小時，并具備電控自動和人工手動（保壓罐）兩種保壓功能，保壓范圍可自由調整，且壓力表指示穩(wěn)定，指針不跳動。壓力表總量程為1.6Mpa ，最小分度值小于0.1 Mpa，壓漿時的實際壓力恰好位于壓力表量程的25%75%之間，計量更為精確。 2、 設備的操作培訓制定培訓學習措施，對科研小組進行分組，將科研小組分成兩組確保每個成員能熟悉設備的參數、操作規(guī)程。確保大循環(huán)智能壓漿新工藝在現場的實施和推廣，組織專業(yè)技術人員到現場指導及講解，培訓一批能操作設備的新職工。AHCK-II型大循環(huán)智能壓漿車（三） 大循環(huán)智能壓漿首件驗收1、 首件介紹本科研小組選擇西關引河大橋左幅第32跨中1#（中跨中梁）簡支變連續(xù)小箱梁為施工對象，跨徑30m。首件預制箱梁長度30m，高1.6m，底板寬1.0m，頂板寬2.4m，厚18cm。底板厚度由端頭的25cm漸變?yōu)?8cm。2、 首件壓漿1）準備工作張拉完成后，采用切割機切斷短頭多余的鋼絞線，保證錨具外預留鋼絞線3cm，采用水泥砂漿封頭，為預應力管道壓漿做好準備，按要求，管道壓漿應在張拉后48小時內完成；壓漿作業(yè)我單位在2013年月6日8日對已張拉的首片梁進行管道壓漿，壓漿機采用活塞式壓漿泵，由梁體底部管道開始逐束進行；按設計水泥漿配比攪拌好水泥漿，檢測水泥漿稠度符合設計稠度要求，同時用壓力水沖洗管道；壓漿由管道一端壓漿孔開始，保持壓漿壓力在0.7Mpa左右，當另一端壓漿孔開始冒出相同稠度水泥漿時，封閉壓漿孔，繼續(xù)注漿并穩(wěn)壓4min后，封閉注入水泥漿端的壓漿孔，壓漿過程詳細記錄了每束管道的壓漿時間和水泥用量。 壓漿準備過程 壓漿進行中壓漿完的效果總結首件施工掌握大循環(huán)智能壓漿施工工藝流程，了解施工重難點，并編寫首件驗收報告，為后續(xù)施工做指引。3、 壓漿過程中的參數對比如表1所示，在灌漿施工中，使用該系統(tǒng)進行動態(tài)測控灌漿的水膠比、壓力和流量，以及保壓時間，從監(jiān)控結果看出，該孔道漿體材料的水膠比為0.250.34，進漿最大壓力為0.88MPa，出漿壓力為0.58MPa，保壓時間4min，累積漿液體積136L。表2為梁的測控結果。表1 小箱梁孔道采用大循環(huán)智能壓漿測控記錄結果時間HH:MM:SS水膠比進口壓力/MPa出口壓力/MPa進口流量/L/min-1出口流量/L/min-1:09:120.250.210.0225.313.3:09:320.330.210.0329.814.6:09:430.280.240.0536.518.9-:09:550.310.280.0440.336.5:10:020.320.320.0941.339.8:10:160.350.380.1443.440.4-:10:280.290.850.5824.524.1:10:390.270.840.5524.323.9:10:480.340.860.5724.524.2-:10:570.280.870.5824.624.4:11:100.290.850.5624.524.2:11:440.320.870.5824.524.5表2 小箱梁Z32-中1梁的測試結果孔號波紋管長度/m實測水膠比平均值持壓時進口壓力/MPa持壓時出口壓力/MPa實測累積漿液體積/L灌漿保壓時間/sX32-1-N1-129.870.310.880.5880240X32-1-N2-129.890.290.890.56128240X32-1-N3-129.900.320.900.59132240X32-1-N4-129.780.320.900.59136240X32-1-N1-229.10.330.850.5580240X32-1-N2-229.10.290.950.63128240X32-1-N3-229.00.300.790.52132240X32-1-N4-229.00.320.900.59136240 召開科研小組會議，針對首件壓漿過程及結果進行總結。首件壓漿施工中，設備故障出現次數為0，但工人在安裝封堵管時出現了一次安裝不牢固的狀況，壓漿中其他狀況均未發(fā)生。（四） 總結大循環(huán)智能壓漿工藝并將其投入生產使用1、 大循環(huán)智能壓漿的總結（1）漿液滿管路持續(xù)循環(huán)排除管道內空氣管道內漿液從出漿口導流至儲漿桶，再從進漿口泵入管道，形成大循環(huán)回路，漿液在管道內持續(xù)循環(huán)，通過調整壓力和流量，將管道內空氣通過出漿口和鋼絞線絲間空隙完全排出，還可帶出孔道內殘留雜質。（2）準確控制壓力，調節(jié)流量a.精確調節(jié)和保持灌漿壓力 自動實測管道壓力損失，以出漿口滿足規(guī)范最低壓力值來設置灌漿壓力值，保證沿途壓力損失后管道內仍滿足規(guī)范要求的最低壓力值。關閉出漿口后長時間內保持不低 于0.5MPa的壓力。（2011版橋涵施工技術規(guī)范7.9.8條規(guī)定“對水平或曲線管道，壓漿壓力宜為0.5 0.7MPa關閉出漿口后宜保持一個不小于0.5MPa的穩(wěn)壓期35min ） b.當進、出漿口壓力差保持穩(wěn)定后，可判定管道充盈。 c.通過進出口調節(jié)閥對流量和壓力大小進行調節(jié)。 d.穩(wěn)壓期間持續(xù)補充漿液進入孔道，保證密實。 （3）準確控制水膠比按施工配合比數量自動加水，準確控制加水量，從而保證水膠比符合要求。（4）一次壓注雙孔，提高工效 對于跨徑50m內的預制梁，單孔長度小于55m的預應力管道均可雙孔同時壓漿，從位置較低的一孔壓入，從位置較高的一孔壓出回流至儲漿桶，節(jié)約勞動力，提高工效100%。2、 大循環(huán)智能壓漿工藝投入生產使用從2013年6月8日到2013年11月29日，我項目完成了現場106片預制梁大循環(huán)智能壓漿施工。其中設備故障次數為98次，平均壓漿一片后張預應力梁出現故障0.93次，故障率比較高。歸納總結施工經驗， 大循環(huán)智能壓漿故障出現主要表現在：封堵管擰靠不老、保管不良生銹腐蝕，平均每壓漿20片梁就要換取一批封堵管。針對封堵管存放問題，我科研小組提出了將其放入油桶中，保證了絲扣再次使